拉曼光谱快速检测技术分析飞机待喷涂铝合金表面有机残留方法研究

目前,飞机喷涂前表面状态的检测尚未引入快速可靠的技术方法与手段,由此可能待喷涂表面不同存量的残留污染物,造成飞机在使用中出现掉漆等问题。运用拉曼光谱分析技术对痕量残留污染进行分析在食品等行业已经有了大量的应用,飞机待喷涂零件表面清洁度状态检测和食品安全微量物质检测具有很高的相似性,且要求检测技术具有快速、无损和可靠的特性。但是在适用性方面、标准谱图建立、图谱-污染物定性定量分析可行性方面还没有进行系统的研究。本文以飞机上常见的待喷涂表面材料2024和7075铝合金为实验材料,探究拉曼光谱分析技术对2024和7075铝合金表面常见残留物甘油三酯的检测效果。本文基于先进拉曼指纹光谱技术手段与分析方法,构建飞机待喷涂表面痕量残留快速检测方法,将极大提高飞机待喷涂表面质量判断准确度和提高故障分析能力,解决飞机掉漆等问题,为未来基于状态感知的自动化、智能喷涂实现奠定基础。

利用拉曼光谱技术检测飞机待涂装表面残留物的研究

文章利用拉曼光谱分析技术以飞机上常见的待喷涂表面材料2024和7075铝合金为试验材料,对其进行化学氧化和铬酸阳极化处理。利用拉曼光谱分析技术对2024和7075铝合金化学转化膜、铬酸阳极化膜表面状态表征。飞机待喷涂表面痕量残留污染物主要来源于甘油三酯和氢氧化铁。在2024和7075铝合金化学转化膜和铬酸阳极化膜表面设置不同种类和不同量的甘油三酯和氢氧化铁残留,对其进行表面增强拉曼光谱检测。建立了痕量残留污染物标准图谱库,为实际检测飞机待喷涂表面痕量残留污染物的种类提供参考。

激光清洗工艺对航空铝合金组织及疲劳性能的影响研究

采用脉冲激光器,开展了航空铝合金表面漆层去除试验,通过外观检查、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、原位温度检测、力学性能检测和高周疲劳试验,研究了激光清洗工艺对航空铝合金组织、力学及疲劳性能的影响规律。结果表明:当激光功率和脉冲频率分别为80 W和100 kHz时,可去除铝合金表面环氧底漆涂层,但试样表面仍有漆层残余。当激光功率和脉冲频率分别达到500 W和500 kHz时,表面温度最高不超过115℃,未观察到明显的热影响区,材料表面10μm深度范围内的组织出现部分烧蚀和熔化现象。激光清洗后,材料的硬度增加,并且随着激光功率、频率、能量密度的增加,硬度增幅逐渐减小。拉伸性能结果显示,激光清洗后的试样抗拉强度、屈服强度和延伸率较空白试样均略微下降。高周疲劳试验结果表明,与空白试样相比,激光清洗后的带漆试样的疲劳性能下降11.76%,这主要是激光清洗造成了表面粗糙度增加。经阳极氧化和喷漆处理后,激光清洗去漆不会进一步增加阳极氧化造成的疲劳损伤。

不同时间尺度的激光对铝合金表面油漆层清洗质量的影响

分别采用毫秒级和纳秒级脉冲宽度的激光对2024铝合金表面环氧油漆涂层进行激光清洗实验,使用高速摄像机对激光清洗过程进行监测,分析了清洗后试样表面的宏观与微观形貌。结果表明这两种激光在合适的工艺参数下均能有效去除涂层,获得清洁的基材表面,但二者的除漆特性有较大区别。纳秒脉冲激光除漆的能量效率远高于毫秒脉冲激光。经毫秒级CO_(2)激光清洗后试样表面残留一层黑色炭灰,该物质为油漆涂层的燃烧产物,清洗过程中基材表面不容易发生熔化。纳秒脉冲激光清洗过程中产生了较强的等离子体,有大块的漆层碎片从基材表面剥离,当激光功率高于250 W时基材表面发生明显重熔。结合热弹性振动模型与热传导模型,对两种激光除漆过程的物理机制进行了探讨,发现毫秒脉冲激光除漆的主要机制为气化与燃烧效应,而纳秒脉冲激光除漆的主要机制为热弹性振动效应。